DE2021013C3 - Vorrichtung zum Herstellen eines Filmes aus einem thermoplastischen Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff de·; Patentanspruchs 1 angegebenen Art zum Herstellen eines Filmes aus thermoplastischem Kunststoff.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen eines Filmes aus einem thermoplcitischen Kunststoff zum Verpacken von Nahrungsmitteln und anderen Gütern bekannt (US-PSen 30 08 834, 3178 866, 32 20 379). Der Film tritt dabei aus einer oder mehreren Düsen aus und wird zu einer Bahn geformt, die sich um die zu verpackenden Güter legt.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (US-PS 32 99 195) werden Pumpen verwendet, um die Kunststoffmasse in zähflüssigem Zustand und unter konstantem Druck aus einem beheizbaren Behälter der Breitschlitzdüse zuzuführen. Es können damit keine restlos zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden, insbesondere nicht bei der Bearbeitung von hochviskosen Materialien, wie chemischen Harzen, mit einer Zähigkeit von 3 bis 100 Pas oder mehr, die für die Herstellung eines wirtschaftlich annehmbaren Kunststoffilmes wesentlich ist. Es ist wegen der Verwendung von Pumpen schwierig, mit dieser bekannten Vorrichtung homogene, stetige und ununterbrochene Filmbahnen herzustellen, weil die Pumpen von der unmittelbaren Nähe der Breitschlitzdüse ferngehalten werden müssen, um die Einwirkung von Virbrationskräften auf diese zu vermeiden. Daraus ergibt sich ein hoher hydraulischer Widerstand, der außergewöhnlich hohe Betriebsdrucke erfordert. Außerdem ist es schwierig, eine kontinuierliche Filmbahn herzustellen, die glasklar ist, weil Pumpen dazu neigen, die heiße zähflüssige Kunststoffmasse aufzurühren und sie dadurch milchig und trübe zu machen. Darüber hinaus sind Pumpen zum Erzeugen einer kontinuierlichen pulsationsfreien Strömung sehr teuer und selbst die besten Pumpen können das stetige, gleichmäßige Ausdüsen zähflüssiger Kunststoffilme, wie sie für wirtschaftliche Anwendungen erforderlich sind, nicht gewährleisten. Es ist auch schwierig und zeitraubend, die Pumpen stets in hygienisch einwandfreiem Zustand zu halten, was für das Verpacken von Lebensmitteln wesentlich ist. Außerdem treten mechanische Probleme bei den notwendigen hohen Betriebsdrücken und den hohen Betriebstemperaturen von etwa 150 bis 260⁰C auf, und zum Antreiben der Pumpen sind verhältnismäßig große Antriebsmotoren und Untersetzungsgetriebe erforderlich, die in Anschaffung und Unterhalt kostspielig sind.

ίο Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im

Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so

auszubilden, daß eine vibrationsfreie und gleichmäßige

Materialzuführung zur Breitschlitzdüse erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des

ι⁵ Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird der zum Ausdüsen des Kunststoffes notwendige Betriebsdruck statt mit Pumpen mittels einer Druckgasanlage erzeugt Die Vorrichlung nach der Erfindung hat deshalb einen vergleichsweise einfachen Aufbau, ist in der Herstellung billiger und im Betrieb dauerhafter, leistungsfähiger und zuverlässiger. Die Kunststoffilme können unter Verwendung von Kunstharzen mit Zähigkeiten von 3 bis 10 Pas und mehr hergestellt werden und sind glasklar und völlig gleichmäßig.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

μ beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung, und Fig.2 eine Endansicht einer Einzelheit der Vorrichtung von Fig. 1.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 10 zum

Herstellen eines Filmes aus einem thermoplastischen Kunststoff zum Verpacken von Nahrungsmitteln oder für andere Zwecke. Die Vorrichtung 10 enthält gemäß Fig.2 ein Förderband 12, eine Breitschlitzdüse 14, eine Spannrolle 16 und eine Abfallverv.Ttungseinrichtung

18. Eine Schmelzeinrichtung 20 und eine Druckeinrichtung 22 dienen dazu, die heiße zähflüssige Kunststoffmasse der Breitschlitzdüse 14 unter konstantem Druck pulsationsfrei zuzuführen. Die Schmelzeinrichtung 20 umfaßt einen Druckbehälter 24 aus Stahl oder einem anderen wärmeleitenden Material mit genügend hoher Widerstandsfähigkeit gegen relativ niedrige Drücke in der Größenordnung von etwa 1,03 bis 2,76 bar. Die Größe des Druckbehälters 24 ist der Größe der jeweiligen Betriebsanlage und der Menge des wiederzu-

* verwertenden Kunststoffabfalles angepaßt. Am Umfang des Druckbehälters 24 sind mehrere, sich in der Längsrichtung des Druckbehälters 24 erstreckende Wärmeaustauschrippen 26 in umfangsmäßigem Abstand voneinander angeordnet, die den Wärmeüber- gang in den im Druckbehälter 24 befindlichen Kunststoff erleichtern. Der Druckbehälter 24 ist in radialem Abstand von den Rippen 26 von einem Mantel 28 umschlossen, der zwischen seiner Innenwand und dem Druckbehälter 24 eine Kammer 29 bildet. Die Außenseite des Mantels 28 ist von einer Rohrschlange 30 umgeben. Der Mantel 28 und die Rohrschlange 30 bestehen aus Aluminium oder einem anderen Material mit hoher Wärmedurchgangszahl. Der Mantel 28 und die Rohrschlange 30 sind durch ein Gehäuse 32 aus

^b5 wärmeisolierendem Material vor Wärmeverlusten geschützt. Die Rohrschlange 30 dient zum Vorwärmen eines inerten Gases, wie Kohlendioxid oder Stickstoff, welches unter Druck in das Innere des Druckbehälters

24 eingeführt wird. Das inerte Gas wird erhitzt, damit es beim Einströmen in das Innere des Druckbehälters 24 den darin befindlichen Kunststoff nicht abkühlt.

Die Druckeinrichtung 22 ist in ähnlicher Weise wie die Schmelzeinrichtung 20 aufgebaut und umfaßt einen Druckbehälter 34 aus Stahl oder einem anderen Material mit genügend hoher Widerstandsfähigkeit gegen Drücke in der Größenordnung von etwa 13,83 bis 1383 bar. Auf dem Außenumfang des Druckbehälter 34 sind mehrere, sich in der Längsrichtung des Druckbehälters 34 erstreckende Wärmeaustauschrippen 36 in gegenseitigem Abstand angeordnet Ein Mantel 38 umgibt den Druckbehälter 34 in radialem Abstand von den Rippen 36 und bildet dadurch am Umfang des Druckbehälters 34 eine Kammer 40, die das Umströmen des Druckbehälters 34 erleichtert.

Der Mantel 38 ist auf seiner Außenseite von einer Rohrschlange 42 aus Metall umgeben, die dazu dient, ein inertes Gas, wie Kohlendioxid oder Stickstoff, vorzuwärmen, damit es beim Einströmen in das Innere des Drückbehälters 34 den darin befindlichen Kunststoff nicht abkühlt Ein Gehäuse 44 aus wärmeisuüerendem Material umgibt den Mantel 38 und die Rohrschlange 42.

Das gesamte Innere der Druckbehälter 24, 34 ist vorteilhafterweise mit einem Schutzfilm aus Polytetrafluoräthylen ausgekleidet Eine solche Auskleidung unterstützt die Verhinderung der Oxydation der Druckbehälter 24, 34 und der darin auf hoher Temperatur befindlichen Stoffe und verhütet das Bilden jo von zähem Material an den Innenwänden der Druckbehälter. Auch alle anderen inneren Teile und/oder Zubehörteile, wie Flüssigkeitsstandanzeiger und Strömungsarmaturen, sind mit Polytetrafluoräthylen beschichtet. Zum Einleiten der Hitze in die zwischen » den Druckbehältern 24, 34 und ihren Mänteln 28, 38 gebildeten Kammern 29, 40 ist ein Gebläse 46 mit verrippten Erhitzern 48 vorgesehen. Letztere sind in dem aus dem Gebläse 46 austretenden Luftstrom angeordnet. Das Gebläse 46 preßt heiße Luft in die die Druckbehälter 24, 34 umgebenden Kammern 29, 40, wodurch der Inhalt der Druckbehälter und gleichzeitig das inerte Gas in den Rohrschlangen 30, 42 aufgeheizt wird. Die vom Gebläse 46 und den Erhitzern 48 kommende heiße Luft wird durch eine Leitung 50 der den Druckbehälter 24 umgebenden Kammer 29 zugeführt und die Luft aus der Kammer 29 wird durch eine Leitung 52 in das Gebläse 46 zurückgefühlt. Ein geeigneter Schieber 54, der in die Leitung 52 eingebaut ist, erleichtert die Steueirung der Luftströmung darin ^r>o und die Einführung von Frischluft in das System. Die vom Gebläse 46 und den Erhitzern 48 kommende heiße Luft wird durch eine Leitung 55 auch in die den Druckbehälter 34 umgebende Kammer 40 geführt und strömt dann aus der Kammer 40 über eine mit der Leitung 52 verbundene Leitung 58 in das Gebläse 46 zurück.

Die Schmelzeinrichtung 20 umfaßt ein Sicherheitsventil 60, das mit dem Inneren des Druckbehälters 24 in Verbindung steht. Zum leichteren Füllen des Druckbe- eo hälters 24 ist ein Schnellverschlußdeckel 62 vorgesehen. Ein Einlauffilter 64 kann durch eine vom Deckel 62 zu verschließende öffnung 66 mittels einer Handhabe 68 in den Druckbehälter eingeführt und aus ihm herausgenommen werden. Der Filter 64 soll relativ große μ Fremdkörper, wie Schnüre oder Papier, vor dem Eintreten in den Hochdruckbehälter 34 zurückhalten und kann zum Reinigen im Bedarfsfalle leicht ausgebaut werden.

Das Innere des Druckbehälters 24 steht über den Filter 64, eine Leitung 70, einen Filter 72 und eine Leitung 74 mit dem Inneren des Druckbehälters 34 in Verbindung, wobei elektromagnetische Ventile 76, 78 und ein Rückschlagventil 80 vorgesehen sind, um die Steuerung des heißen zähflüssigen Kunststoffstromes vom Druckbehälter 24 in den Druckbehälter 34 zu erleichtern. Ablaßventile 82, 84 und 86 erleichtern das Reinigen der Druckbehälter 24, 34 und des Filters 72. Das Innere des Druckbehälters 34 steht über eine L-förmige Leitung 88, deren unteres Ende nicht ganz bis zum unteren Ende 90 des Druckbehälters 34 reicht, mit der Breitschlitzdüse 14 in Verbindung. Ein Sicherheitsventil 92 gewährleistet den gefahrlosen Betrieb des Druckbehälters 34. Ein Flüssigkeitsstandanzeiger 94 hilft, den heißen zähflüssigen Kunststoff im Druckbehälter 34 auf einer gewünschten Höhe zu halten.

Eine Druckgasanlage 96 liefert ein inertes Gas, wie Kohlendioxid oder Stickstoff, das .>iter einem Druck sieht, der höher ist als der maximale Betriebsdruck im Druckbehälter 34. Die Druckgasanlage 96 steht über eine an die Rohrschlange 30 angeschlossene Leitung 98 mit dem Inneren des Druckbehälters 24 in Verbindung, wobei die Rohrschlange 30 ihrerseits über eine Leitung 102 mit einer Einlaßleitung 100 verbunden ist. Zum Steuern der Strömung zum Einlaß 100 ist ein Niederdruckregulierventil 104 vorgesehen, welches auf den gewünschten Betriebsdruck des Niederdruckbehälters 24, ζ. B. zwischen etwa 1,03 und 2,76 bar, eingestellt werden kann. Geeignete manuelle Ventile 106 und 108 und ein elektromagnetisches Ventil 110 dienen zur Steuerung der Strömung des inerten Gases durch die Leitung 98, die Rohrschlange 30 und die Leitung 102 zum Einlaß 100. Die Druckgasanlage 96 steht auch mit dem Inneren des Druckbehälters 34 über eine an die Rohrschlange 42 angeschlossene Leitung 112 in Verbindung, wobei eine Leitung 114 die Rohrschlange 42 mit einer Einlaßleitung 116 verbindet Ein Hochdruckregulierventil 118 kann auf den gewünschten Be.riebsdruck des Druckbehälters 34, beispielsweise zwischen etwa 13,83 und 1383 bar, eingestellt werden, und zwar je nach dem zu verarbeitenden Kunststoff. Die Strömung durch die Leitung 112, die Rohrschlange 42 und die Leitung 114 zum Einlaß 116 wird ebenfalls durch ein manuelles Ventil 120 und durch elektromagnetische Ventile 122 und 124 gesteuert.

Die Einlaßleitung 100 steht in Verbindung mit der Atmosphäre über eine Leitung 126, in welcher die Strömung durch ein elektromagnetisches Ventil 128 gesteuert wird, während die Leitung 126 mit einer Leitung 130 verbunden ist, die über ein elektromagnetische« Ventil 132 zur Atmosphäre hin offen ist. Die Einlaßleitung 116 steht über eine mit der Leitung 130 verbundene Leiturg 134 ebenfalls mit der Atmosphäre in Verbindung.

Gemäß Fig.! wird die Rolle 16 durch einen Motor 136 über einen Riemen 138 angetrieben. Die Rolle 16 kann nach Bedair geheizt oder gekühlt werden, und zwar durch Einführen einer die entsprechende Temperatur aufweisenden Flüssigkeit aus einer Anlage 140 über eine Einlaßleitung 142, die mit dem Inneren der Rolle 16 in Verbindung steht, wobei die eingeführte Flüssigkeit über eine Rückströmleitung 144 wieder in die Anlage 140 zurückgeleitet wird.

Zum Betrieb der Vorrichtung wird vor dem Füllen des Druckbehälters 24 mit Kunststoff und/oder den von der vorherigen Beschickung stammenden Kunststoffabfäl-

len das manuelle Ventil 108 teilweise geöffnet, wodurch das inerte Gas aus der Druckgasanlage 96 in das Innere des Druckbehälters 24 strömen kann, um den letzteren vom Sauerstoff zu befreien. Diese Strömung des inerten Gases wird während der gesamten Beschickung aufrechterhalten. Der Druckbehälter 24 wird nun mit Kunststoff bis zur gewünschten Höhe gefüllt, indem der Kunststoff durch die öffnung 66 in den Druckbehälter 24 eingebracht wird, worauf der Deckel 62 geschlossen wird, um den Behälter 24 druckdicht zu machen. Nach dem Schließen des Deckels 62 werden das Gebläse 46 und die Erhitzer 48 in Tätigkeit gesetzt, um den Kunststoff auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen. Dann werden die elektromagnetischen Ventile 128 und 132 geöffnet, um jeglichen Sauerstoff zu beseitigen, der während des Füllvorganges in das System möglicherweise eingedrungen ist. Nach Inbetriebsetzung des Systems erfolgt die Reinigung des Druckbehälters 24 von Sauerstoff durch Verwendung des erhitzten Hochdruckgases aus dem Druckbehälter 34. der entleert werden muß, damit er erneut unter einem Druck von etwa 1,73 bis 2,07 bar gefüllt werden kann. Dieses Füllen erfolgt durch öffnen der elektromagnetischen Ventile 128 und 124. Die Reinigung dient noch einem anderen wichtigen Zweck beim Herstellen eines Kunststoffilmes, nämlich dem Entfernen aller Spuren von Feuchtigkeit, die sich möglicherweise auf oder im Kunststoff befindet.

Nachdem der Kunststoff im Druckbehälter 24 auf die gewünschte Arbeitstemperatur von etwa 149 bis 260° gebracht worden ist, werden die elektromagnetischen Ventile 78 und 132 geöffnet, wodurch das inerte Gas aus der Druckgasanlage 96 durch das Niederdruckregulierventil 104, die Leitung 98, die Rohrschlange 30. die Leitung 102 und den Einlaß 100 in das Innere des Druckbehälter 24 gelangt.

In diesem Zeitpunkt sind die Ventile 106, 110 offen und die Ventile 108, 128 geschlossen. Das inerte Gas preßt den geschmolzenen Kunststoff durch den Filter 64, die Leitung 70, den Filter 72, die Leitung 74 und die Ventile 78, 80 in den Druckbehälter 34. Nachdem der Druckbehälter 34 bis zur gewünschten, am Flüssigkeits-

Standiin7pii7pr 04 aMischoron Ι~ΐΛΚο ™^f*jüi ;^; wird dnc

Ventil 132 geschlossen, weil dann der Druckbehälter 34 von allem Sauerstoff befreit ist. Das Gebläse 46 und die Erhitzer 48 dienen dazu, den Kunststoff im Druckbehälter 34 dadurch auf der gewünschten Temperatur zu halten, daß heiße Luft durch die Kammer 40 umgewälzt wird, wobei die Luft durch die Leitung 56 zugeführt und aus der Kammer 40 über die Leitung 58 wieder zurückgeführt wird.

Nachdem der Druckbehälter 34 in der vorher beschriebenen Weise gefüllt ist, wird das elektromagnetische Ventil 122 geöffnet, wodurch der Druck im Druckbehälter 34 auf die gewünschte, durch das Hochdruckregulierventil 118 einstellbare Höhe ansteigt.

Sodann wird die Rolle 16 in Tätigkeit gesetzt und ein die Strömung von der Leitung 88 zur Breitschlitzdüse 14 steuerndes Ventil 146 wird geöffnet. Eine Fotostelle 148 wird verwendet, um das Förderband 12 automalisch anzutreiben, sobald der Kunststoffilm 150 die Arbeitsbreite erreicht hat. Die zu verpackenden Gegenstände werden dann mittels eines kurzen Abschnittes 152 des Förderbandes 12, der mit einer beträchtlich höheren Geschwindigkeit als der Abschnitt 154 des Förderbandes arbeitet, auseinandergezogen, während sie durch den Kunststoffilm hindurchgeführt werden, leder Film, der nicht auf die Gegenstände kommt, wird von der Rolle 16 erfaßt und durch die Abfallverwertungseinrichtung 18 in einen Abfallbehälter befördert.

Die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 16 ist etwas höher afs die Geschwindigkeit des Kunststoffilms 150. so daß die Rolle 16 auf den mit ihr in Berührung kommenden Film eine Spannung ausübt. Auf diese Weise wird aller Kunststoff, der sich nicht um einen Gegenstand legt, sofort abgezogen bzw. von den Kanten des Gegenstandes abgeschnitten, so daß die gebildete Mulde keine Materialreste aufweist.

In manchen Fällen ist die gekühlte oder beheizte Rolle 16 entbehrlich, da der Abfall, d. h. der Kunststoff, der sich nicht um die Gegenstände gelegt hat, in einem Sehälter aufgenommen werden kann, der mit Polytetrafluoräthylen beschichtet ist, das das leichte Entfernen des Kunststoffes ermöglicht, sobald dieser abgekühlt ist. Ein solcher Abfall kann dann zusammen mit frischem

V «iff* Λ CL. l"*l. ·"·** ' »

r.'jnstslc:: :~ «er ciCnrr^K.v.iriru.ruung *u wicuci geschmolzen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Filmes aus einem thermoplastischen Kunststoff, bestehend aus einer Breitschlitzdüse und einer Einrichtung zur Zufuhr der Kunststoffmasse in zähflüssigem Zustand und unter konstantem Druck aus einem beheizbaren Behälter zur Breitschlitzdüse, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zuführen der Kunststoffmasse zur Breitschlitzdüse (14) der Behälter (34) als Druckbehälter für einen zum Ausdüsen notwendigen Betriebsdruck von 13,83 bis 138,3 bar ausgebildet und an eine Druckgasanlage (96) angeschlossen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Füllen des Druckbehälters (34) ein zweiter, als Schmelzgefäß ausgebildeter Druckbehälter (24) vorgesehen ist, der einerseits durch eine Leitung (70, 74) an den Druckbehälter (34) und andererseits zur Beaufschlagung mit geringerem Druck als der Auspreßdruck an die Druckgasanlage (96) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Ansprach 2, gekennzeichnet durch Rohrschlangen (30,42) zum Aufheizen des in die Druckbehälter (24,34) eingeleiteten Druckgases.